/**
 * @file usart0.cpp
 * @brief USART0 串口配置与 printf 重定向实现。
 * @note 使用 TX 中断 + 环形缓冲替代逐字节忙等 TBE，降低 CPU 占用。
 */

#include "main.h"
#include "device/usart0.h"
#include "sys/config.h"

#define USARTx USART0
#define USART_TX_BUF_SIZE 256U

namespace {
uint8_t g_tx_buf[USART_TX_BUF_SIZE];
volatile uint16_t g_tx_head = 0U;
volatile uint16_t g_tx_tail = 0U;

inline uint16_t tx_buf_next(uint16_t idx)
{
    return (idx + 1U) % USART_TX_BUF_SIZE;
}

inline bool tx_buf_full(void)
{
    return tx_buf_next(g_tx_head) == g_tx_tail;
}

inline bool tx_buf_empty(void)
{
    return g_tx_head == g_tx_tail;
}
} // namespace

/**
 * @brief 重定向标准输出字符到 USART0。
 * @param[in] ch 待输出的字符。
 * @param[in] f 标准流指针；当前实现中未实际使用。
 * @retval 返回已发送的字符值。
 * @note 将字符写入环形发送缓冲，由 USART0 TXE 中断负责实际发送。
 */
extern "C" int fputc(int ch, FILE *f)
{
    (void)f;
    uint16_t next = tx_buf_next(g_tx_head);

    while(next == g_tx_tail) {
        /* 缓冲满，忙等一小段时间后重试；
         * 在 115200 波特率下通常不会发生 */
    }
    g_tx_buf[g_tx_head] = static_cast<uint8_t>(ch);
    g_tx_head = next;

    /* 启动 TXE 中断以触发实际硬件发送 */
    usart_interrupt_enable(USARTx, USART_INT_TBE);

    return ch;
}

/**
 * @brief USART0 中断服务例程。
 * @note 处理 TXE 发送缓冲区空中断，从环形缓冲取下一字节发送。
 */
extern "C" void USART0_IRQHandler(void)
{
    if(usart_interrupt_flag_get(USARTx, USART_INT_FLAG_TBE) != RESET) {
        if(!tx_buf_empty()) {
            usart_data_transmit(USARTx, g_tx_buf[g_tx_tail]);
            g_tx_tail = tx_buf_next(g_tx_tail);
        }
        /* 缓冲已空，关 TXE 中断，等下次 fputc 再开 */
        if(tx_buf_empty()) {
            usart_interrupt_disable(USARTx, USART_INT_TBE);
        }
    }
}

/**
 * @brief 配置 USART0 相关 GPIO 引脚。
 */
void usart0_gpio_config(void)
{
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);

    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10);
}

/**
 * @brief 配置并使能 USART0 外设。
 * @note 当前使用 8N1 格式，115200 波特率，收发同时使能。
 *       同步配置 NVIC 以便 TXE 中断驱动发送。
 */
void usart0_config(void)
{
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);

    usart_deinit(USARTx);
    usart_baudrate_set(USARTx, CONFIG_USART0_BAUDRATE);
    usart_word_length_set(USARTx, USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(USARTx, USART_STB_1BIT);
    usart_parity_config(USARTx, USART_PM_NONE);
    usart_receive_config(USARTx, USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(USARTx, USART_TRANSMIT_ENABLE);
    usart_enable(USARTx);

    /* 使能 USART0 NVIC，用于 TXE 中断驱动发送 */
    nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 2U, 0U);
}